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  记者走访

  “悟空”跳上太空寻找暗物质

  我国成功发射暗物质粒子探测卫星,可能揭开暗物质之谜、引发物理学革命

  制图/王斌

  据新华社酒泉12月17日电(记者 吴晶晶 喻菲 余晓洁)17日8时12分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空,卫星顺利进入预定转移轨道。这标志着我国空间科学探测研究迈出重要一步。

  “悟空”是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星,超过国际上所有同类探测器。它将在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测任务,探寻暗物质存在的证据,研究暗物质特性与空间分布规律。

  占宇宙95%以上的暗物质和暗能量由万有引力定律证实存在,却从未被直接观测到。暗物质粒子的探测目前是国际科学前沿竞争最为激烈的研究领域。包括我国在内的世界各国正在筹建或实施多个暗物质探测实验项目,其研究成果可能带来基础科学领域的重大突破。

  据介绍,“悟空”由四个有效载荷组成,分别是塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO能量器和中子探测器。所有探测器及电子设备安装在1个立方米的空间内,技术难度超过了我国目前所有的上天高能探测设备。此次发射的暗物质卫星全部由中科院研制、生产。工程2011年立项,造价1亿美元,远低于国外同类探测器。卫星将在轨运行3年以上,首批科学成果有望在6个月至1年后发布。

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  暗物质是什么?

  天文学家估算,宇宙中95%以上是人类还没有弄清楚的暗物质(26.8%)和暗能量(68.3%),只有不到5%是已知的普通物质。

  宇宙中,我们能看见的物质,都因为带有电子而能发光,我们能触碰一张桌子、一面墙,感觉到它们的存在,是因为有电磁场的相互作用。而暗物质是不带电荷的,也没有电磁场的相互作用,能像幽灵一样穿透阻碍物,不着痕迹地从身边飞走。因此尽管我们周围存在暗物质,例如平均1立方厘米的空气中可能就有上千颗暗物质粒子,但我们并不能看到或感觉到。

  科学家们认为,暗物质是宇宙大爆炸的产物,在宇宙演化中起着决定性作用,也决定着宇宙未来的命运。同时,暗物质和暗能量的研究在基础物理学中也有着重要意义。科学界公认,揭开暗物质之谜将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次重大飞跃,将带来物理学的又一次革命。

  怎样寻找暗物质?

  目前,国际上对暗物质探测方式主要分为3类。第一类是在加速器上通过两束高能粒子对撞将暗物质粒子“创造”出来,如欧洲核子中心的大型强子对撞机;第二类是在地下进行的直接探测,各国有不少这样的实验项目,其中我国四川锦屏地下实验室是目前世界上最深的研究暗物质实验室;第三类是在太空进行间接探测。

  如果暗物质粒子和自身的反物质粒子发生碰撞,会产生很大的能量。“悟空”是迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器,假如能够监测到暗物质粒子碰撞后产生的高能粒子,如伽马射线、正电子、反质子、中微子等,并能够精确测量这些粒子的能谱,就能间接证明暗物质的存在。

  暗物质的物理性质还没有弄清楚,没有人能百分之百保证卫星一定能找到暗物质。但只要它工作正常,就为我们打开了一扇新窗口。

  ——暗物质卫星首席科学家、紫金山天文台副台长常进

  中国是世界第二大经济体,是航天大国,我们不能只作为空间知识的使用者,也应成为空间知识的创造者。

  ——中科院国家空间科学中心主任吴季

  面对暗物质和暗能量这两朵新世纪的乌云,我非常期待暗物质能讲出什么样的故事来。不管“悟空”做出什么样的发现,不论是找到了暗物质还是证实它不存在,发现了就能讲出震撼的故事。

  ——科幻作家、《三体》作者刘慈欣

【编辑:qinjia】
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